音場拡大及び位相無相関化システム及び方法
信号を無相関化するためのシステムにおいて、第１信号を処理する、第１の遅延長さを有する第１全域通過濾波器を含んでいるシステムである。第１全域通過濾波器には、第２遅延長さを有する第２全域通過濾波器が接続されており、第１全域通過濾波器による処理後の第１信号を処理する。第３遅延長さを有する第３全域通過濾波器が、第２信号を処理する。第３全域通過濾波器には、第４遅延長さを有する第４全域通過濾波器が接続されており、第３全域通過濾波器による処理後の第２信号を処理する。第１遅延長さ、第２遅延長さ、第３遅延長さ、及び第４遅延長さは、それぞれ、固有値を有しており、第１遅延長さと第２遅延長さの和は、第３遅延長さと第４遅延長さの和に等しい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号を処理するためのシステム及び方法に関し、より詳しくは、音場拡大、音声アーチファクトの消去、及び他の適した目的のための、時間ドメイン無相関化のためのシステムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号を処理するためのシステムと方法は、当技術分野では知られている。特に無相関化は、全域通過濾波器による場合、周波数と位相整形の両方を保有する濾波器による場合、共に様々なやり方で実現されてきた。これまでは、全域通過濾波器が使用され、信号は或る程度まで無相関化されてきたが、チャネル間遅延は補償されずじまいであり、無相関化の量を単純な様式で変える能力は持ち合わせていなかった。
【発明の概要】
【０００３】
音声データの異なるチャネルについて周波数の関数としての可変位相シフトを作り出して、当該音声データのチャネル同士の間の位相相関を消去するシステムと方法が提供されている。
【０００４】
具体的には、音声データのチャネル同士の間の好ましくない時間ドメイン相関を消去することにより、知覚される音場を拡大し、音声アーチファクトを消去し、及び他の適した機能を行うのに使用することができる、システムと方法が提供されている。
【０００５】
本発明の或る例示的な実施形態によれば、信号を無相関化するためのシステムが提供されている。本システムは、第１信号を処理する、第１遅延長さを有する第１全域通過濾波器を含んでいる。第１全域通過濾波器には、第２遅延長さを有する第２全域通過濾波器が接続されており、第１全域通過濾波器による処理後の第１信号を処理する。第３遅延長さを有する第３全域通過濾波器が、第２信号を処理する。第３全域通過濾波器には、第４遅延長さを有する第４全域通過濾波器が接続されており、第３全域通過濾波器による処理後の第２信号を処理する。第１遅延長さ、第２遅延長さ、第３遅延長さ、及び第４遅延長さは、それぞれ、固有値を有しており、第１遅延長さと第２遅延長さの和は、第３遅延長さと第４遅延長さの和に等しい。
【０００６】
当業者には、更に、以下に続く詳細な説明を図面と関連付けて読んで頂ければ、本発明の利点及び優れた特徴が、本発明の他の重要な態様と併せて理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音場拡大及び位相無相関化のためのシステムの線図である。
【図２】本発明の或る例示的な実施形態に基づく、多チャンネル位相無相関化のためのシステムの線図である。
【図３】本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音場拡大及び位相無相関化を行うためのシステムの線図である。
【図４】本発明の或る例示的な実施形態に基づき、位相を無相関化するように音声データの複数のチャネルを処理するための方法の線図である。
【図５】本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音声チャネルの位相修正を行うためのシステムの線図である。
【図６】本発明の或る例示的な実施形態に基づく、位相無相関化及び音場拡大を行うためのシステムの線図である。
【図７】本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音場拡大及び位相変調を用いた位相無相関化のためのシステムの線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に続く説明では、明細書と図面の全体を通して同様の部分は同じ符号がそれぞれ付けられている。図面各図は、縮尺が一定でないこともあり、また或る特定の構成要素は、明解さと簡潔さを期し、一般化又は概略化された形式で示され、商業的な記号表記によって特定されていることもある。
【０００９】
図１は、本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音場拡大及び位相無相関化のためのシステム１００の線図である。システム１００は、処理される音声チャネル信号の位相無相関化によって、知覚される音場の幅を広げるために使用することができる。
【００１０】
システム１００は、全域通過濾波器Ｌ１ １０２、全域通過濾波器Ｌ２ １０４、全域通過濾波器Ｌ３ １０６、及び全域通過濾波器Ｌ４ １０８を含み、それら濾波器のそれぞれは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアの適した組合せとして実装することができ、汎用処理用プラットフォーム上で動作する１つ又はそれ以上のソフトウェアシステムであってもよい。「ハードウェア」がここで使用されている場合、それは、個々の構成要素の組合せ、集積回路、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブル・ゲートアレイ、又は他の適したハードウェアを含むことができる。「ソフトウェア」がここで使用されている場合、それは、１つ又はそれ以上のオブジェクト、エージェント、スレッド、コード行、サブルーチン、別体のソフトウェアアプリケーション、２つ又はそれ以上のソフトウェアアプリケーション内又は２つ又はそれ以上のプロセッサ上で動作する２つ又はそれ以上のコード行又は他の適したソフトウェア構造、又は他の適したソフトウェア構造を含むことができる。１つの例示的な実施形態では、ソフトウェアは、オペレーティングシステムの様な汎用ソフトウェアアプリケーション内で動作する１つ又はそれ以上のコード行又は他の適したソフトウェア、及び特定用途向けソフトウェアアプリケーション内で動作する１つ又はそれ以上のコード行又は他の適したソフトウェア構造を含むことができる。
【００１１】
全域通過濾波器Ｌ１ １０２は、全域通過濾波器Ｌ２ １０４に結合されており、全域通過濾波器Ｌ３ １０６は、全域通過濾波器Ｌ４ １０８に結合されている。「結合されている」という用語及びそれと同語源の語である「結合される」又は「結合する」の様な語がここで使用されている場合、それらは、物理的な接続（例えば配線、光ファイバー、又は通信媒体など）、仮想的な接続（例えばデータメモリデバイスの割り当てられたメモリ場所又はハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）リンクを介するなど）、論理的な接続（例えば集積回路内の１つ又はそれ以上の半導体デバイスを介するなど）、又は他の適した接続を含むことができる。
【００１２】
システム１００は、左チャネル音声データ及び右チャネル音声データを受信するが、それらデータは、音声データの一続きのデジタル時間ドメインサンプルであるかもしれないし、他の適した音声データであるかもしれない。左チャネル音声データは、Ｌ１の遅延長さを有する全域通過濾波器Ｌ１ １０２に提供される。音声データが音声信号のデジタル時間ドメインサンプルである１つの例示的な実施形態では、遅延長さＬ１は、全域通過濾波器Ｌ１ １０２の遅延要素内のサンプルの数に等しくなっていてもよい。左チャネル音声データが全域通過濾波器Ｌ１ １０２で処理された後、処理済みのデータは、次に、遅延長さＬ１とは異なる遅延長さＬ２を有する全域通過濾波器Ｌ２ １０４に提供される。処理済みの左チャネル音声データは、次に、録音や他の適した用途のために、例えばスピーカーなどに出力される。
【００１３】
右側チャネルの音声データは、同様に、遅延長さＬ１又はＬ２の何れとも等しくない遅延長さＬ３を有する全域通過濾波器Ｌ３ １０６に提供される。処理済みの右チャネルデータは、次に、遅延長さＬ１、Ｌ２、及びＬ３のどれとも等しくない遅延長さＬ４を有する全域通過濾波器Ｌ４ １０８に提供される。処理済みの右チャネルデータは、次いで、録音、送信、ヘッドフォンでのレンダリング、又は他の適した用途のために、例えばスピーカーなどに出力される。
【００１４】
１つの例示的な実施形態では、全域通過濾波器Ｌ１ １０２、全域通過濾波器Ｌ２ １０４、全域通過濾波器Ｌ３ １０６、及び全域通過濾波器Ｌ４ １０８は、それぞれ、濾波器係数によって決まるインパルス応答を有するスパースｎ次極零点濾波器であってもよい。全域通過濾波器Ｌ１ １０２、全域通過濾波器Ｌ２ １０４、全域通過濾波器Ｌ３ １０６、及び全域通過濾波器Ｌ４ １０８の遅延長さは、全域通過濾波器Ｌ１ １０２と全域通過濾波器Ｌ２ １０４によって処理される信号の総遅延長さが、全域通過濾波器Ｌ３ １０６と全域通過濾波器Ｌ４ １０８によって処理される信号の総遅延長さと同じになるように選択されている。１つの例示的な実施形態では、全域通過濾波器Ｌ１ １０２及び全域通過濾波器Ｌ３ １０６の遅延長さを第１素数対とし、全域通過濾波器Ｌ２ １０４及び全域通過濾波器Ｌ４ １０８の遅延長さを第２素数対とすることができ、そうして、適した素数対の選択により、全域通過濾波器の総長さが等しい値に設定されるようにしてもよい。１つの例示的な実施形態では、第１素数対の遅延長さを４１と４３とし、第２素数対の遅延長さを７１と７３とすることができ、そうして、全域通過濾波器Ｌ１ １０２は４１の遅延長さを有し、全域通過濾波器Ｌ２ １０４は７３の遅延長さを有し、全域通過濾波器Ｌ３ １０６は４３の遅延長さを有し、全域通過濾波器Ｌ４ １０８は７１の遅延長さを有するようにしてもよい。こうすれば、左チャネル音声データ（４１＋７３）と右チャネル音声データ（４３＋７１）の双方の全体的な処理遅延は等しく（１１４）なる。
【００１５】
動作時、全域通過濾波器は、左チャネル音声データと右チャネル音声データに、当該全域通過濾波器の周波数及び長さによって決まる位相シフトを作り出す。それぞれの全域通過濾波器によって作り出される位相シフトが異なるため、左チャネル音声データと右チャネル音声データの間にそれ以前に存在する位相相関があれば何れも消去されることになり、その結果、例えば信号がラウドスピーカーを介して増幅され発信されるときなどの聴取者に対する音野は、見掛け上拡大される。個々の周波数ビンの位相の間に相関があれば、結果的に、当該周波数ビンの見かけの場所は、左チャネルスピーカーと右チャネルスピーカーの間の中央になってしまうため、その様な周波数の無相関化は見かけの音場を拡大することになる。換言すると、位相の相関は、音場を左チャネルスピーカーと右チャネルスピーカーの中央に向けて畳み込む結果になるのに対し、位相の無相関化は、音場が左チャネルスピーカーと右チャネルスピーカーの中央に向けて畳み込まれることを回避させる。適切な場合は、追加の全域通過濾波器を、更に又は代わりに利用し、追加の位相無相関化を作り出してもよい。
【００１６】
また、それぞれのチャネルに２つの異なる区間対を接続し、そして一方の対の係数を他方の対の係数と９０度位相差に維持したまま濾波器の係数を変調し、そうして無相関化が第３の信号によって変調されるようにすれば、位相シフトに時間依存性の変化を作り出すことも可能である。この第３の信号は、低周波数の正弦波、低周波数の狭帯域ノイズ信号、又は他の適した信号であって、部屋又は聴取環境内の反響と相殺のパターンに、人間の聴覚系にそれらの相殺や反響が強く気付かれない様式で、部屋の中を動き回らせるような信号であればよい。
【００１７】
図２は、本発明の或る例示的な実施形態に基づく、多チャンネル位相無相関化のためのシステム２００の線図である。システム２００は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアの適した組合せとして実装することができ、汎用処理用プラットフォーム上で動作する１つ又はそれ以上のソフトウェアシステムであってもよい。このシステムは、従って、上記と同じ様式で時間依存型にされていてもよい。
【００１８】
システム２００は、第１音声チャネルから、第２音声チャネル、そして第Ｎ番目の音声チャネルまでの、音声データの複数のチャネルを含んでいる。Ｌ１の遅延長さを有する全域通過濾波器Ｌ１ ２０２と、Ｌ２の遅延長さを有する全域通過濾波器Ｌ２ ２０４は、第１音声チャネルを処理するのに使用され、Ｌ３の遅延長さを有する全域通過濾波器Ｌ３ ２０６とＬ４の遅延長さを有する全域通過濾波器Ｌ４ ２０８は、第２音声チャネルを処理するのに使用される。同様に、追加の各音声チャネルは、異なる遅延長さを有する異なる全域通過濾波器によって処理されてゆき、最終的に、最後即ち第Ｎ番目の音声チャネルが、Ｌ２Ｎの遅延長さを有する全域通過濾波器Ｌ２Ｎ ２１０とＬ２Ｎ＋１の遅延長さを有する全域通過濾波器Ｌ２Ｎ＋１ ２１２によって処理される。それぞれの全域通過濾波器の個々の遅延長さは異なるが、それぞれのチャネルの総遅延長さは等しい。こうして、音声データのそれぞれのチャネルの個々の周波数ビンそれぞれに適用されている位相シフトは無相関化されることになり、それを音声アーチファクトが作り出されることを回避するのに使用すれば、レコーディングスタジオで、例えば録音ステージの異なる部分から音を記録するのに異なるマイクロフォンが使用される様な場合、又は他の適した用途で、音声アーチファクトが生成されないようにすることができる。
【００１９】
図３は、本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音場拡大及び位相無相関化を行うためのシステム３００の線図である。システム３００は、第１チャネル信号処理回路及び第Ｎ番目チャネル信号処理回路を含んでおり、よって、システム３００は、ステレオ、４チャネル音声、５．１チャネル音声、７．１チャネル音声、９．１チャネル音声、又は任意の他の適したチャネル数に使用することができる。
【００２０】
システム３００は、加算ユニット３０２、利得ユニット３０６、利得ユニット３１０、遅延３０４、及び加算ユニット３０８を含み、それらは、シュレーダー区間と呼んでもよい全域通過濾波器構成を形成しており、利得ユニット３０６及び利得ユニット３１０の利得係数が等しく且つ符号が反対であるときは長さＬ１の全域通過濾波器を提供し、あらゆる周波数を通過させるが、また、通される周波数、遅延、利得ユニット３０６と利得ユニット３１０の利得係数によって決まる位相シフトを加えもする。遅延の長さ及び利得ユニット３０６と利得ユニット３１０の利得に適した値を選択することにより、それぞれの周波数での位相シフトの量を制御することができる。１つの例示的な実施形態では、利得ユニット３０６の利得を＋０．２５に等しく、利得ユニット３１０の利得を−０．２５に等しく設定することにより、例えば０ヘルツから２０，０００ヘルツの音声信号の場合などの位相シフトの量は、所定の方式で、所与の遅延値について、−１８０度から＋１８０度の間で変化し、その結果、処理済みの信号には周波数依存位相シフトが生成されることになる。遅延長さＬ１は、処理されるサンプル信号の数とサンプリング速度に基づいて選択することができる。１つの例示的な実施形態では、４４．１ｋＨｚの速度でサンプリングされるデジタル音声信号を処理することができ、その場合、遅延Ｌ１の長さは、サンプル数を４４，１００で除算したものに等しくなり、或いは、代わりに整数の処理サンプル数で特定することもできる。
【００２１】
同様に、第２全域通過濾波器は、加算ユニット３１２、利得ユニット３１６と３２０、長さＬ２を有する遅延３１４、及び加算ユニット３１８を使用して提供されている。第１全域通過濾波器から受信された位相修正済み信号は、今度は、遅延長さＬ２及び利得ユニット３１６と３２０の振幅設定に基づく異なった位相シフト特性を有する第２全域通過濾波器によって修正される。
【００２２】
同様に、第Ｎ番目チャネル処理連鎖では、加算ユニット３２２と３２８、利得ユニット３２６と３３０、及び遅延３２４を使用して、２Ｎの遅延長さを有する第１全域通過濾波器が形成され、加算ユニット３３２と３３８、利得ユニット３３６と３４０、及び遅延３３４を使用して、２Ｎ＋１の遅延長さを有する第２全域通過濾波器が形成されている。遅延３２４及び３３４の遅延長さは、遅延３０４及び３１４の遅延長さとは異なっているが、それぞれの濾波器連鎖の総遅延長さは等しく、よって、遅延３０４と３１４の総遅延長さは、遅延３２４と３３４の総遅延長さに等しい。こうして、第１チャネルから第Ｎ番目チャネルまで処理されてゆく音は位相シフトされて、如何なる偶発的な位相相関も消去され、ひいては音がスピーカーに提供されてゆく場合の知覚される音場は拡大されて、如何なる偶発的な位相相関も不相関化され、例えば音が記録される場合や他の適した用途などでの音声アーチファクトは減少する。
【００２３】
上で論じられているシュレーダー区間には、何れの適した全域通過濾波器を適切な数学的取り扱いと共に代用してもよい。
【００２４】
図４は、本発明の或る例示的な実施形態に基づき、位相を無相関化するために、音声データの複数のチャネルを処理するための方法４００の線図である。方法４００は、音場を拡大するため、及び位相無相関化に関連する他の適した目的のために、使用することができ、汎用プロセッサ上のソフトウェアとして実装することができる。
【００２５】
方法４００は、ステップ４０２と４０４で並列して開始され、第１チャネルデータストリームが４０２で受信され、第Ｎ番目チャネルデータストリームが４０４で受信される。追加のチャネルも別途受信することができるので、何れの適したチャネル数であっても方法４００を使って処理することができる。
【００２６】
方法は、次に、４０６と４０８に並列して進み、第１チャネルデータは、Ｌ１の遅延長さを有する全域通過濾波器で処理され、第Ｎ番目チャネルデータは、２Ｎの遅延長さを有する全域通過濾波器で処理される。同様に、追加のチャネルであって、それぞれが、それ以外のチャネルの全域通過濾波器の遅延長さと異なる遅延長さを有するチャネルが提供されていてもよい。方法は、次に、４１０と４１２に並列して進む。
【００２７】
４１０では、全域通過濾波器Ｌ１で処理された第１チャネルデータが、今度は全域通過濾波器Ｌ２で処理され、４１２では、全域通過濾波器Ｌ２Ｎで処理された第Ｎ番目チャネルデータが、全域通過濾波器Ｌ２Ｎ＋１で処理される。同様に、追加のチャネルは、それぞれ、対応する第２全域通過濾波器によって処理されることになり、対応する第２全域通過濾波器のそれぞれの長さは、残りの第２全域通過濾波器の長さと異なっている。とはいえ、音声データの何れのチャネルについても、第１全域通過濾波器と第２全域通過濾波器の遅延長さの和は、残りのどのチャネルの全域通過濾波器の遅延長さの和とも等しくなるはずであるので、リアルタイム処理が行われるときのチャネル同士の間の抜調は回避される。音声データを保存用に処理しようとするとき、それぞれのチャネルの処理された音声データを後で相関させて、各チャネル毎の音声データを同期させることができる限り、それぞれの濾波器連鎖の遅延長さは異なっていてもよい。方法は、次に、４１４と４１６に並列して進む。
【００２８】
４１４と４１６では、位相修正済みの第１チャネルデータが出力され、位相修正済みの第Ｎ番目チャネルのデータが出力される。同様に、追加のチャネルが出力される。こうして、データは、それぞれのチャネルの周波数の曲がり同士の間の位相相関が音場を中央に向けて畳み込むように仕向けてしまう未処理の音声信号よりも広い見掛けの音場を有する音声信号が生成されるように、スピーカーに提供される。同様に、無相関化済みの音声チャネルは、ミキシングや他の適した目的の様な、以降の処理のために録音されてもよい。
【００２９】
実施の際、方法４００は、例えば聴取者への見掛けの音場を拡大するため、音声アーチファクトが作り出されることを回避するため、又は他の適した目的などで、データのチャネルの位相を無相関化するのに使用することができる。２つの例示的な濾波器段が開示されているが、適している場合は、それぞれの濾波器連鎖の遅延長さがデータのそれぞれのチャネルで同じになる限り、追加の濾波器段を、更に又は代わりに、使用することもできる。
【００３０】
図５は、本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音声チャネルの位相修正を行うためのシステム５００の線図である。システム５００は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアの適した組合せとして実装することができ、汎用処理用プラットフォーム上で動作する１つ又はそれ以上のソフトウェアシステムであってもよい。
【００３１】
システム５００は、加算ユニット５０２と５０８、利得ユニット５０６と５１０、及び２Ｎの長さを有する遅延５０４を含んでいる。同様に、第２全域通過濾波器ユニットは、加算ユニット５１２と５１８、利得ユニット５１６と５２０、及び２Ｎ＋１の長さを有する遅延５１４で構成されている。単一のＮ番目チャネル濾波器連鎖が示されているが、それぞれが、他のそれぞれの濾波器連鎖の遅延長さと等しい総遅延長さを有している限り、適したチャネル数を選択することができ、但し、個々の遅延ユニット５０４及び５１４は何れも、その長さが他のそれぞれの遅延ユニットと異なっている。
【００３２】
動作時、システム５００は、ステレオ又は多チャンネル位相無相関化を行うための異なるアーキテクチャを提供する。適した利得値と異なる遅延長さを選択することにより、それぞれの全域通過濾波器は、処理される信号の周波数の関数として、他のどの全域通過濾波器の位相変異とも異なる位相変異を作り出して、好ましからざる位相相関が消去されるようにする。システム５００は、音場の拡大、音声アーチファクトの消去、又は他の適した目的のために使用することができる。濾波器連鎖には、全ての濾波器連鎖の総遅延長さが等しくなる限り、追加の濾波器を、更に又は代わりに、足すことができる。
【００３３】
図６は、本発明の或る例示的な実施形態に基づく、位相無相関化及び音場拡大を行うためのシステム６００の線図である。システム６００は、二次全域通過濾波器の非常に長いカスケードを利用しており、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアの適した組合せとして実装することができ、汎用処理用プラットフォーム上で動作する１つ又はそれ以上のソフトウェアシステムであってもよい。シュレーダー区間には、全域通過濾波器の他の適した形態を適切な数学的取り扱いと共に代用してもよい。同様に、有用な位相シフトを提供し得る、二次カスケード用の多段の利得要素の計算が、然るべく開発されてもよい。
【００３４】
図７は、本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音場拡大と、利得変調を用いた位相無相関化のためのシステム７００の線図である。
【００３５】
システム７００は、加算ユニット７０２、利得ユニット７０６、利得ユニット７１０、遅延７０４、及び加算ユニット７０８を含み、それらは、シュレーダー区間と呼んでもよい全域通過濾波器構成を形成しており、利得ユニット７０６と利得ユニット７１０の利得係数が等しく且つ符号が反対であるときは長さＬ１の全域通過濾波器を提供し、あらゆる周波数を通過させるが、また、通される周波数、遅延、利得ユニット７０６と利得ユニット７１０の利得係数によって決まる位相シフトを加えもする。同様に、第２全域通過濾波器が、加算ユニット７１２、利得ユニット７１６と７２０、長さＬ２を有する遅延７１４、及び加算ユニット７１８を使用して提供されている。第１全域通過濾波器から受信された位相修正済みの信号が、今度は、遅延長さＬ２及び利得ユニット７１６と７２０の振幅設定に基づく異なった位相シフト特性を有する第２全域通過濾波器によって修正される。
【００３６】
利得変調ユニット７２２と７２４が、濾波器係数を、例えば−０．２５から０．２５の間又は他の適した値の間で勾配をつけるなどして変えるのに使用されている。利得ユニットの一方の対の係数は他方の対の係数と９０度位相差に維持され、そうして無相関化が第３の信号によって変調され、位相シフトに時間依存性の変化が作り出されるようにしている。この第３の信号は、低周波数の正弦波、低周波数の狭帯域ノイズ信号、又は他の適した信号であってよい。こうして、部屋又は聴取環境内の反響と相殺のパターンが、聴取者に対し、当該聴取者の聴覚系に相殺や反響が知覚されないように動かされる。２つの利得変調ユニットが示されているが、単一又は他の適した数のユニットが、更に又は代わりに、使用されてもよい。
【００３７】
本発明についての以上の詳細な説明及び付随の図面に照らせば、当業者には他の修正及び変型が自明である。また、その様な他の修正及び変型は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく達成され得ることも自明である。
【符号の説明】
【００３８】
１００、２００、３００、５００、６００、７００ 音場拡大及び位相無相関化のためのシステム
１０２、２０２ 全域通過濾波器Ｌ１（Ｌ１は遅延長さ）
１０４、２０４ 全域通過濾波器Ｌ２（Ｌ２は遅延長さ）
１０６、２０６ 全域通過濾波器Ｌ３（Ｌ３は遅延長さ）
１０８、２０８ 全域通過濾波器Ｌ４（Ｌ４は遅延長さ）
２１０ 全域通過濾波器Ｌ２Ｎ（Ｌ２Ｎは遅延長さ）
２１２ 全域通過濾波器Ｌ２Ｎ＋１（Ｌ２Ｎ＋１は遅延長さ）
３０２、３０８、３１２、３１８、３２２、３２８、３３２、３３８、５０２、５０８、５１２、５１８、７０２、７０８、７１２、７１８ 加算ユニット
３０４、３１４、３２４、３３４、５０４、５１４、７０４、７１４ 遅延
３０６、３１０、３１６、３２０、３２６、３３０、３３６、３４０、５０６、５１０、５１６、５２０、７０６、７１０、７１６、７２０、 利得ユニット
７２２、７２４ 利得変調
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号を処理するためのシステム及び方法に関し、より詳しくは、音場拡大、音声アーチファクトの消去、及び他の適した目的のための、時間ドメイン無相関化のためのシステムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号を処理するためのシステムと方法は、当技術分野では知られている。特に無相関化は、全域通過濾波器による場合、周波数と位相整形の両方を保有する濾波器による場合、共に様々なやり方で実現されてきた。これまでは、全域通過濾波器が使用され、信号は或る程度まで無相関化されてきたが、チャネル間遅延は補償されずじまいであり、無相関化の量を単純な様式で変える能力は持ち合わせていなかった。
【発明の概要】
【０００３】
音声データの異なるチャネルについて周波数の関数としての可変位相シフトを作り出して、当該音声データのチャネル同士の間の位相相関を消去するシステムと方法が提供されている。
【０００４】
具体的には、音声データのチャネル同士の間の好ましくない時間ドメイン相関を消去することにより、知覚される音場を拡大し、音声アーチファクトを消去し、及び他の適した機能を行うのに使用することができる、システムと方法が提供されている。
【０００５】
本発明の或る例示的な実施形態によれば、信号を無相関化するためのシステムが提供されている。本システムは、第１信号を処理する、第１遅延長さを有する第１全域通過濾波器を含んでいる。第１全域通過濾波器には、第２遅延長さを有する第２全域通過濾波器が接続されており、第１全域通過濾波器による処理後の第１信号を処理する。第３遅延長さを有する第３全域通過濾波器が、第２信号を処理する。第３全域通過濾波器には、第４遅延長さを有する第４全域通過濾波器が接続されており、第３全域通過濾波器による処理後の第２信号を処理する。第１遅延長さ、第２遅延長さ、第３遅延長さ、及び第４遅延長さは、それぞれ、固有値を有しており、第１遅延長さと第２遅延長さの和は、第３遅延長さと第４遅延長さの和に等しい。
【０００６】
当業者には、更に、以下に続く詳細な説明を図面と関連付けて読んで頂ければ、本発明の利点及び優れた特徴が、本発明の他の重要な態様と併せて理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音場拡大及び位相無相関化のためのシステムの線図である。
【図２】本発明の或る例示的な実施形態に基づく、多チャンネル位相無相関化のためのシステムの線図である。
【図３】本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音場拡大及び位相無相関化を行うためのシステムの線図である。
【図４】本発明の或る例示的な実施形態に基づき、位相を無相関化するように音声データの複数のチャネルを処理するための方法の線図である。
【図５】本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音声チャネルの位相修正を行うためのシステムの線図である。
【図６】本発明の或る例示的な実施形態に基づく、位相無相関化及び音場拡大を行うためのシステムの線図である。
【図７】本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音場拡大及び位相変調を用いた位相無相関化のためのシステムの線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に続く説明では、明細書と図面の全体を通して同様の部分は同じ符号がそれぞれ付けられている。図面各図は、縮尺が一定でないこともあり、また或る特定の構成要素は、明解さと簡潔さを期し、一般化又は概略化された形式で示され、商業的な記号表記によって特定されていることもある。
【０００９】
図１は、本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音場拡大及び位相無相関化のためのシステム１００の線図である。システム１００は、処理される音声チャネル信号の位相無相関化によって、知覚される音場の幅を広げるために使用することができる。
【００１０】
システム１００は、全域通過濾波器Ｌ１ １０２、全域通過濾波器Ｌ２ １０４、全域通過濾波器Ｌ３ １０６、及び全域通過濾波器Ｌ４ １０８を含み、それら濾波器のそれぞれは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアの適した組合せとして実装することができ、汎用処理用プラットフォーム上で動作する１つ又はそれ以上のソフトウェアシステムであってもよい。「ハードウェア」がここで使用されている場合、それは、個々の構成要素の組合せ、集積回路、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブル・ゲートアレイ、又は他の適したハードウェアを含むことができる。「ソフトウェア」がここで使用されている場合、それは、１つ又はそれ以上のオブジェクト、エージェント、スレッド、コード行、サブルーチン、別体のソフトウェアアプリケーション、２つ又はそれ以上のソフトウェアアプリケーション内又は２つ又はそれ以上のプロセッサ上で動作する２つ又はそれ以上のコード行又は他の適したソフトウェア構造、又は他の適したソフトウェア構造を含むことができる。１つの例示的な実施形態では、ソフトウェアは、オペレーティングシステムの様な汎用ソフトウェアアプリケーション内で動作する１つ又はそれ以上のコード行又は他の適したソフトウェア、及び特定用途向けソフトウェアアプリケーション内で動作する１つ又はそれ以上のコード行又は他の適したソフトウェア構造を含むことができる。
【００１１】
全域通過濾波器Ｌ１ １０２は、全域通過濾波器Ｌ２ １０４に結合されており、全域通過濾波器Ｌ３ １０６は、全域通過濾波器Ｌ４ １０８に結合されている。「結合されている」という用語及びそれと同語源の語である「結合される」又は「結合する」の様な語がここで使用されている場合、それらは、物理的な接続（例えば配線、光ファイバー、又は通信媒体など）、仮想的な接続（例えばデータメモリデバイスの割り当てられたメモリ場所又はハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）リンクを介するなど）、論理的な接続（例えば集積回路内の１つ又はそれ以上の半導体デバイスを介するなど）、又は他の適した接続を含むことができる。
【００１２】
システム１００は、左チャネル音声データ及び右チャネル音声データを受信するが、それらデータは、音声データの一続きのデジタル時間ドメインサンプルであるかもしれないし、他の適した音声データであるかもしれない。左チャネル音声データは、Ｌ１の遅延長さを有する全域通過濾波器Ｌ１ １０２に提供される。音声データが音声信号のデジタル時間ドメインサンプルである１つの例示的な実施形態では、遅延長さＬ１は、全域通過濾波器Ｌ１ １０２の遅延要素内のサンプルの数に等しくなっていてもよい。左チャネル音声データが全域通過濾波器Ｌ１ １０２で処理された後、処理済みのデータは、次に、遅延長さＬ１とは異なる遅延長さＬ２を有する全域通過濾波器Ｌ２ １０４に提供される。処理済みの左チャネル音声データは、次に、録音や他の適した用途のために、例えばスピーカーなどに出力される。
【００１３】
右側チャネルの音声データは、同様に、遅延長さＬ１又はＬ２の何れとも等しくない遅延長さＬ３を有する全域通過濾波器Ｌ３ １０６に提供される。処理済みの右チャネルデータは、次に、遅延長さＬ１、Ｌ２、及びＬ３のどれとも等しくない遅延長さＬ４を有する全域通過濾波器Ｌ４ １０８に提供される。処理済みの右チャネルデータは、次いで、録音、送信、ヘッドフォンでのレンダリング、又は他の適した用途のために、例えばスピーカーなどに出力される。
【００１４】
１つの例示的な実施形態では、全域通過濾波器Ｌ１ １０２、全域通過濾波器Ｌ２ １０４、全域通過濾波器Ｌ３ １０６、及び全域通過濾波器Ｌ４ １０８は、それぞれ、濾波器係数によって決まるインパルス応答を有するスパースｎ次極零点濾波器であってもよい。全域通過濾波器Ｌ１ １０２、全域通過濾波器Ｌ２ １０４、全域通過濾波器Ｌ３ １０６、及び全域通過濾波器Ｌ４ １０８の遅延長さは、全域通過濾波器Ｌ１ １０２と全域通過濾波器Ｌ２ １０４によって処理される信号の総遅延長さが、全域通過濾波器Ｌ３ １０６と全域通過濾波器Ｌ４ １０８によって処理される信号の総遅延長さと同じになるように選択されている。１つの例示的な実施形態では、全域通過濾波器Ｌ１ １０２及び全域通過濾波器Ｌ３ １０６の遅延長さを第１素数対とし、全域通過濾波器Ｌ２ １０４及び全域通過濾波器Ｌ４ １０８の遅延長さを第２素数対とすることができ、そうして、適した素数対の選択により、全域通過濾波器の総長さが等しい値に設定されるようにしてもよい。１つの例示的な実施形態では、第１素数対の遅延長さを４１と４３とし、第２素数対の遅延長さを７１と７３とすることができ、そうして、全域通過濾波器Ｌ１ １０２は４１の遅延長さを有し、全域通過濾波器Ｌ２ １０４は７３の遅延長さを有し、全域通過濾波器Ｌ３ １０６は４３の遅延長さを有し、全域通過濾波器Ｌ４ １０８は７１の遅延長さを有するようにしてもよい。こうすれば、左チャネル音声データ（４１＋７３）と右チャネル音声データ（４３＋７１）の双方の全体的な処理遅延は等しく（１１４）なる。
【００１５】
動作時、全域通過濾波器は、左チャネル音声データと右チャネル音声データに、当該全域通過濾波器の周波数及び長さによって決まる位相シフトを作り出す。それぞれの全域通過濾波器によって作り出される位相シフトが異なるため、左チャネル音声データと右チャネル音声データの間にそれ以前に存在する位相相関があれば何れも消去されることになり、その結果、例えば信号がラウドスピーカーを介して増幅され発信されるときなどの聴取者に対する音野は、見掛け上拡大される。個々の周波数ビンの位相の間に相関があれば、結果的に、当該周波数ビンの見かけの場所は、左チャネルスピーカーと右チャネルスピーカーの間の中央になってしまうため、その様な周波数の無相関化は見かけの音場を拡大することになる。換言すると、位相の相関は、音場を左チャネルスピーカーと右チャネルスピーカーの中央に向けて畳み込む結果になるのに対し、位相の無相関化は、音場が左チャネルスピーカーと右チャネルスピーカーの中央に向けて畳み込まれることを回避させる。適切な場合は、追加の全域通過濾波器を、更に又は代わりに利用し、追加の位相無相関化を作り出してもよい。
【００１６】
また、それぞれのチャネルに２つの異なる区間対を接続し、そして一方の対の係数を他方の対の係数と９０度位相差に維持したまま濾波器の係数を変調し、そうして無相関化が第３の信号によって変調されるようにすれば、位相シフトに時間依存性の変化を作り出すことも可能である。この第３の信号は、低周波数の正弦波、低周波数の狭帯域ノイズ信号、又は他の適した信号であって、部屋又は聴取環境内の反響と相殺のパターンに、人間の聴覚系にそれらの相殺や反響が強く気付かれない様式で、部屋の中を動き回らせるような信号であればよい。
【００１７】
図２は、本発明の或る例示的な実施形態に基づく、多チャンネル位相無相関化のためのシステム２００の線図である。システム２００は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアの適した組合せとして実装することができ、汎用処理用プラットフォーム上で動作する１つ又はそれ以上のソフトウェアシステムであってもよい。このシステムは、従って、上記と同じ様式で時間依存型にされていてもよい。
【００１８】
システム２００は、第１音声チャネルから、第２音声チャネル、そして第Ｎ番目の音声チャネルまでの、音声データの複数のチャネルを含んでいる。Ｌ１の遅延長さを有する全域通過濾波器Ｌ１ ２０２と、Ｌ２の遅延長さを有する全域通過濾波器Ｌ２ ２０４は、第１音声チャネルを処理するのに使用され、Ｌ３の遅延長さを有する全域通過濾波器Ｌ３ ２０６とＬ４の遅延長さを有する全域通過濾波器Ｌ４ ２０８は、第２音声チャネルを処理するのに使用される。同様に、追加の各音声チャネルは、異なる遅延長さを有する異なる全域通過濾波器によって処理されてゆき、最終的に、最後即ち第Ｎ番目の音声チャネルが、Ｌ２Ｎの遅延長さを有する全域通過濾波器Ｌ２Ｎ ２１０とＬ２Ｎ＋１の遅延長さを有する全域通過濾波器Ｌ２Ｎ＋１ ２１２によって処理される。それぞれの全域通過濾波器の個々の遅延長さは異なるが、それぞれのチャネルの総遅延長さは等しい。こうして、音声データのそれぞれのチャネルの個々の周波数ビンそれぞれに適用されている位相シフトは無相関化されることになり、それを音声アーチファクトが作り出されることを回避するのに使用すれば、レコーディングスタジオで、例えば録音ステージの異なる部分から音を記録するのに異なるマイクロフォンが使用される様な場合、又は他の適した用途で、音声アーチファクトが生成されないようにすることができる。
【００１９】
図３は、本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音場拡大及び位相無相関化を行うためのシステム３００の線図である。システム３００は、第１チャネル信号処理回路及び第Ｎ番目チャネル信号処理回路を含んでおり、よって、システム３００は、ステレオ、４チャネル音声、５．１チャネル音声、７．１チャネル音声、９．１チャネル音声、又は任意の他の適したチャネル数に使用することができる。
【００２０】
システム３００は、加算ユニット３０２、利得ユニット３０６、利得ユニット３１０、遅延３０４、及び加算ユニット３０８を含み、それらは、シュレーダー区間と呼んでもよい全域通過濾波器構成を形成しており、利得ユニット３０６及び利得ユニット３１０の利得係数が等しく且つ符号が反対であるときは長さＬ１の全域通過濾波器を提供し、あらゆる周波数を通過させるが、また、通される周波数、遅延、利得ユニット３０６と利得ユニット３１０の利得係数によって決まる位相シフトを加えもする。遅延の長さ及び利得ユニット３０６と利得ユニット３１０の利得に適した値を選択することにより、それぞれの周波数での位相シフトの量を制御することができる。１つの例示的な実施形態では、利得ユニット３０６の利得を＋０．２５に等しく、利得ユニット３１０の利得を−０．２５に等しく設定することにより、例えば０ヘルツから２０，０００ヘルツの音声信号の場合などの位相シフトの量は、所定の方式で、所与の遅延値について、−１８０度から＋１８０度の間で変化し、その結果、処理済みの信号には周波数依存位相シフトが生成されることになる。遅延長さＬ１は、処理されるサンプル信号の数とサンプリング速度に基づいて選択することができる。１つの例示的な実施形態では、４４．１ｋＨｚの速度でサンプリングされるデジタル音声信号を処理することができ、その場合、遅延Ｌ１の長さは、サンプル数を４４，１００で除算したものに等しくなり、或いは、代わりに整数の処理サンプル数で特定することもできる。
【００２１】
同様に、第２全域通過濾波器は、加算ユニット３１２、利得ユニット３１６と３２０、長さＬ２を有する遅延３１４、及び加算ユニット３１８を使用して提供されている。第１全域通過濾波器から受信された位相修正済み信号は、今度は、遅延長さＬ２及び利得ユニット３１６と３２０の振幅設定に基づく異なった位相シフト特性を有する第２全域通過濾波器によって修正される。
【００２２】
同様に、第Ｎ番目チャネル処理連鎖では、加算ユニット３２２と３２８、利得ユニット３２６と３３０、及び遅延３２４を使用して、２Ｎの遅延長さを有する第１全域通過濾波器が形成され、加算ユニット３３２と３３８、利得ユニット３３６と３４０、及び遅延３３４を使用して、２Ｎ＋１の遅延長さを有する第２全域通過濾波器が形成されている。遅延３２４及び３３４の遅延長さは、遅延３０４及び３１４の遅延長さとは異なっているが、それぞれの濾波器連鎖の総遅延長さは等しく、よって、遅延３０４と３１４の総遅延長さは、遅延３２４と３３４の総遅延長さに等しい。こうして、第１チャネルから第Ｎ番目チャネルまで処理されてゆく音は位相シフトされて、如何なる偶発的な位相相関も消去され、ひいては音がスピーカーに提供されてゆく場合の知覚される音場は拡大されて、如何なる偶発的な位相相関も不相関化され、例えば音が記録される場合や他の適した用途などでの音声アーチファクトは減少する。
【００２３】
上で論じられているシュレーダー区間には、何れの適した全域通過濾波器を適切な数学的取り扱いと共に代用してもよい。
【００２４】
図４は、本発明の或る例示的な実施形態に基づき、位相を無相関化するために、音声データの複数のチャネルを処理するための方法４００の線図である。方法４００は、音場を拡大するため、及び位相無相関化に関連する他の適した目的のために、使用することができ、汎用プロセッサ上のソフトウェアとして実装することができる。
【００２５】
方法４００は、ステップ４０２と４０４で並列して開始され、第１チャネルデータストリームが４０２で受信され、第Ｎ番目チャネルデータストリームが４０４で受信される。追加のチャネルも別途受信することができるので、何れの適したチャネル数であっても方法４００を使って処理することができる。
【００２６】
方法は、次に、４０６と４０８に並列して進み、第１チャネルデータは、Ｌ１の遅延長さを有する全域通過濾波器で処理され、第Ｎ番目チャネルデータは、２Ｎの遅延長さを有する全域通過濾波器で処理される。同様に、追加のチャネルであって、それぞれが、それ以外のチャネルの全域通過濾波器の遅延長さと異なる遅延長さを有するチャネルが提供されていてもよい。方法は、次に、４１０と４１２に並列して進む。
【００２７】
４１０では、全域通過濾波器Ｌ１で処理された第１チャネルデータが、今度は全域通過濾波器Ｌ２で処理され、４１２では、全域通過濾波器Ｌ２Ｎで処理された第Ｎ番目チャネルデータが、全域通過濾波器Ｌ２Ｎ＋１で処理される。同様に、追加のチャネルは、それぞれ、対応する第２全域通過濾波器によって処理されることになり、対応する第２全域通過濾波器のそれぞれの長さは、残りの第２全域通過濾波器の長さと異なっている。とはいえ、音声データの何れのチャネルについても、第１全域通過濾波器と第２全域通過濾波器の遅延長さの和は、残りのどのチャネルの全域通過濾波器の遅延長さの和とも等しくなるはずであるので、リアルタイム処理が行われるときのチャネル同士の間の抜調は回避される。音声データを保存用に処理しようとするとき、それぞれのチャネルの処理された音声データを後で相関させて、各チャネル毎の音声データを同期させることができる限り、それぞれの濾波器連鎖の遅延長さは異なっていてもよい。方法は、次に、４１４と４１６に並列して進む。
【００２８】
４１４と４１６では、位相修正済みの第１チャネルデータが出力され、位相修正済みの第Ｎ番目チャネルのデータが出力される。同様に、追加のチャネルが出力される。こうして、データは、それぞれのチャネルの周波数の曲がり同士の間の位相相関が音場を中央に向けて畳み込むように仕向けてしまう未処理の音声信号よりも広い見掛けの音場を有する音声信号が生成されるように、スピーカーに提供される。同様に、無相関化済みの音声チャネルは、ミキシングや他の適した目的の様な、以降の処理のために録音されてもよい。
【００２９】
実施の際、方法４００は、例えば聴取者への見掛けの音場を拡大するため、音声アーチファクトが作り出されることを回避するため、又は他の適した目的などで、データのチャネルの位相を無相関化するのに使用することができる。２つの例示的な濾波器段が開示されているが、適している場合は、それぞれの濾波器連鎖の遅延長さがデータのそれぞれのチャネルで同じになる限り、追加の濾波器段を、更に又は代わりに、使用することもできる。
【００３０】
図５は、本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音声チャネルの位相修正を行うためのシステム５００の線図である。システム５００は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアの適した組合せとして実装することができ、汎用処理用プラットフォーム上で動作する１つ又はそれ以上のソフトウェアシステムであってもよい。
【００３１】
システム５００は、加算ユニット５０２と５０８、利得ユニット５０６と５１０、及び２Ｎの長さを有する遅延５０４を含んでいる。同様に、第２全域通過濾波器ユニットは、加算ユニット５１２と５１８、利得ユニット５１６と５２０、及び２Ｎ＋１の長さを有する遅延５１４で構成されている。単一のＮ番目チャネル濾波器連鎖が示されているが、それぞれが、他のそれぞれの濾波器連鎖の遅延長さと等しい総遅延長さを有している限り、適したチャネル数を選択することができ、但し、個々の遅延ユニット５０４及び５１４は何れも、その長さが他のそれぞれの遅延ユニットと異なっている。
【００３２】
動作時、システム５００は、ステレオ又は多チャンネル位相無相関化を行うための異なるアーキテクチャを提供する。適した利得値と異なる遅延長さを選択することにより、それぞれの全域通過濾波器は、処理される信号の周波数の関数として、他のどの全域通過濾波器の位相変異とも異なる位相変異を作り出して、好ましからざる位相相関が消去されるようにする。システム５００は、音場の拡大、音声アーチファクトの消去、又は他の適した目的のために使用することができる。濾波器連鎖には、全ての濾波器連鎖の総遅延長さが等しくなる限り、追加の濾波器を、更に又は代わりに、足すことができる。
【００３３】
図６は、本発明の或る例示的な実施形態に基づく、位相無相関化及び音場拡大を行うためのシステム６００の線図である。システム６００は、二次全域通過濾波器の非常に長いカスケードを利用しており、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアの適した組合せとして実装することができ、汎用処理用プラットフォーム上で動作する１つ又はそれ以上のソフトウェアシステムであってもよい。シュレーダー区間には、全域通過濾波器の他の適した形態を適切な数学的取り扱いと共に代用してもよい。同様に、有用な位相シフトを提供し得る、二次カスケード用の多段の利得要素の計算が、然るべく開発されてもよい。
【００３４】
図７は、本発明の或る例示的な実施形態に基づく、音場拡大と、利得変調を用いた位相無相関化のためのシステム７００の線図である。
【００３５】
システム７００は、加算ユニット７０２、利得ユニット７０６、利得ユニット７１０、遅延７０４、及び加算ユニット７０８を含み、それらは、シュレーダー区間と呼んでもよい全域通過濾波器構成を形成しており、利得ユニット７０６と利得ユニット７１０の利得係数が等しく且つ符号が反対であるときは長さＬ１の全域通過濾波器を提供し、あらゆる周波数を通過させるが、また、通される周波数、遅延、利得ユニット７０６と利得ユニット７１０の利得係数によって決まる位相シフトを加えもする。同様に、第２全域通過濾波器が、加算ユニット７１２、利得ユニット７１６と７２０、長さＬ２を有する遅延７１４、及び加算ユニット７１８を使用して提供されている。第１全域通過濾波器から受信された位相修正済みの信号が、今度は、遅延長さＬ２及び利得ユニット７１６と７２０の振幅設定に基づく異なった位相シフト特性を有する第２全域通過濾波器によって修正される。
【００３６】
利得変調ユニット７２２と７２４が、濾波器係数を、例えば−０．２５から０．２５の間又は他の適した値の間で勾配をつけるなどして変えるのに使用されている。利得ユニットの一方の対の係数は他方の対の係数と９０度位相差に維持され、そうして無相関化が第３の信号によって変調され、位相シフトに時間依存性の変化が作り出されるようにしている。この第３の信号は、低周波数の正弦波、低周波数の狭帯域ノイズ信号、又は他の適した信号であってよい。こうして、部屋又は聴取環境内の反響と相殺のパターンが、聴取者に対し、当該聴取者の聴覚系に相殺や反響が知覚されないように動かされる。２つの利得変調ユニットが示されているが、単一又は他の適した数のユニットが、更に又は代わりに、使用されてもよい。
【００３７】
本発明についての以上の詳細な説明及び付随の図面に照らせば、当業者には他の修正及び変型が自明である。また、その様な他の修正及び変型は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく達成され得ることも自明である。
【符号の説明】
【００３８】
１００、２００、３００、５００、６００、７００ 音場拡大及び位相無相関化のためのシステム
１０２、２０２ 全域通過濾波器Ｌ１（Ｌ１は遅延長さ）
１０４、２０４ 全域通過濾波器Ｌ２（Ｌ２は遅延長さ）
１０６、２０６ 全域通過濾波器Ｌ３（Ｌ３は遅延長さ）
１０８、２０８ 全域通過濾波器Ｌ４（Ｌ４は遅延長さ）
２１０ 全域通過濾波器Ｌ２Ｎ（Ｌ２Ｎは遅延長さ）
２１２ 全域通過濾波器Ｌ２Ｎ＋１（Ｌ２Ｎ＋１は遅延長さ）
３０２、３０８、３１２、３１８、３２２、３２８、３３２、３３８、５０２、５０８、５１２、５１８、７０２、７０８、７１２、７１８ 加算ユニット
３０４、３１４、３２４、３３４、５０４、５１４、７０４、７１４ 遅延
３０６、３１０、３１６、３２０、３２６、３３０、３３６、３４０、５０６、５１０、５１６、５２０、７０６、７１０、７１６、７２０、 利得ユニット
７２２、７２４ 利得変調
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を無相関化するためのシステムにおいて、
第１信号を処理するための、第１遅延長さを有する第１全域通過濾波器と、
前記第１全域通過濾波器に結合されていて、前記第１全域通過濾波器による処理後の前記第１信号を処理するための、第２遅延長さを有する第２全域通過濾波器と、
第２信号を処理するための、第３遅延長さを有する第３全域通過濾波器と、
前記第３全域通過濾波器に結合されていて、前記第３全域通過濾波器による処理後の前記第２信号を処理するための、第４遅延長さを有する第４全域通過濾波器と、を備えており、
前記第１遅延長さ、前記第２遅延長さ、前記第３遅延長さ、及び前記第４遅延長さは、それぞれ、固有値を有し、前記第１遅延長さと前記第２遅延長さの和は、前記第３遅延長さと前記第４遅延長さの和に等しい、システム。
【請求項２】
前記第１全域通過濾波器、前記第２全域通過濾波器、前記第３全域通過濾波器、及び前記第４全域通過濾波器のそれぞれは、極零点濾波器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１全域通過濾波器は、
第１加算ユニットと、
前記第１加算ユニットの出力に結合されている第１利得ユニットと、
前記第１加算ユニットの出力に結合されている遅延と、
前記遅延及び前記第１利得ユニットに結合されている第２加算ユニットと、
前記遅延及び前記第１加算ユニットに結合されている第２利得ユニットと、を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１遅延長さと前記第３遅延長さは、第１素数対を備え、前記第２遅延長さと前記第４遅延長さは、第２素数対を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２全域通過濾波器に結合されていて、それぞれが固有の遅延長さを有している１つ又はそれ以上の追加の全域通過濾波器と、前記第４全域通過濾波器に結合されていて、それぞれが固有の遅延長さを有している１つ又はそれ以上の追加の全域通過濾波器と、を更に備えており、前記第１全域通過濾波器と、前記第２全域通過濾波器と、前記第２全域通過濾波器に結合されている前記１つ又はそれ以上の追加の全域通過濾波器の総遅延は、前記第３全域通過濾波器と、前記第４全域通過濾波器と、前記第４全域通過濾波器に結合されている前記１つ又はそれ以上の追加の濾波器の総遅延に等しい、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１全域通過濾波器、前記第２全域通過濾波器、前記第３全域通過濾波器、及び前記第４全域通過濾波器のそれぞれは、一次濾波器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１全域通過濾波器、前記第２全域通過濾波器、前記第３全域通過濾波器、及び前記第４全域通過濾波器のそれぞれは、デジタル濾波器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記全域通過濾波器のうちの１つの利得を前記全域通過濾波器のうちのもう１つの利得と９０度位相差で変調する位相シフト変調器を更に備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
複数の信号を処理するための方法において、
第１広帯域音声信号を第１全域通過濾波器連鎖で処理して、前記第１広帯域音声信号に、周波数の関数としての第１変異を有する位相シフトを生成する段階と、
第２広帯域音声信号を第２全域通過濾波器連鎖で処理して、前記第２広帯域音声信号に、周波数の関数としての前記第１変異とは異なる、周波数の関数としての第２変異を有する位相シフトを生成する段階と、から成り、
前記第１全域通過濾波器連鎖と前記第２全域通過濾波器連鎖によって生成される位相変異は、＋１８０度以下−１８０度以上の間で変化する、方法。
【請求項１０】
前記第１広帯域音声信号を前記第１全域通過濾波器連鎖で処理する段階は、
前記第１広帯域音声信号を、第１遅延長さを有する第１全域通過濾波器で処理する段階と、
前記第１広帯域音声信号を、第２遅延長さを有する第２全域通過濾波器で処理する段階と、を備えており、前記第１遅延長さは前記第２遅延長さと異なっている、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２広帯域音声信号を前記第２全域通過濾波器連鎖で処理する段階は、
前記第２広帯域音声信号を、第３遅延長さを有する第３全域通過濾波器で処理する段階と、
前記第２広帯域音声信号を、第４遅延長さを有する第４全域通過濾波器で処理する段階と、を備えており、前記第３遅延長さは、前記第１遅延長さ、前記第２遅延長さ、及び前記第４遅延長さと異なっており、前記第１遅延長さと前記第２遅延長さの和は、前記第３遅延長さと前記第４遅延長さの和に等しい、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１遅延長さと前記第３遅延長さは、第１素数対を形成し、前記第３遅延長さと前記第４遅延長さは、第２素数対を形成している、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１広帯域音声信号を前記第１全域通過濾波器連鎖で処理する段階は、前記第１広帯域音声信号を、第１遅延長さを有する第１全域通過濾波器及び第２遅延長さを有する第２全域通過濾波器で処理する段階を含んでいる、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１全域通過濾波器と前記第２全域通過濾波器は、一次全域通過濾波器である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１広帯域音声信号を前記第１全域通過濾波器連鎖で処理する段階は、前記第１広帯域音声信号を、第１遅延長さを有する第１シュレーダー区間及び第２遅延長さを有する第２シュレーダー区間で処理する段階を含んでいる、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記全域通過濾波器のうちの１つの利得を前記全域通過濾波器のうちのもう１つの利得と９０度位相差で変調する段階を更に含んでいる、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
信号を無相関化するためのシステムにおいて、
第１信号を処理して、周波数の関数としての第１位相シフトを生成するための手段と、
第１信号を処理して、周波数の関数としての第２位相シフトを生成するための手段と、
第２信号を処理して、周波数の関数としての第３位相シフトを生成するための手段と、
第２信号を処理して、周波数の関数としての第４位相シフトを生成するための手段と、とを備えており、
周波数の関数としての前記第１位相シフト、周波数の関数としての前記第２位相シフト、周波数の関数としての前記第３位相シフト、及び周波数の関数としての前記第４位相シフトは、それぞれ、固有である、システム。
【請求項１８】
前記第１信号を処理して周波数の関数としての前記第１位相シフトを生成するための前記手段は、一次全域通過濾波器を備えている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１信号を処理して周波数の関数としての前記第２位相シフトを生成するための前記手段は、二次全域通過濾波器を備えている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
第１全域通過濾波器の利得を第２全域通過濾波器の利得と９０度位相差で変調する位相シフト変調器を更に備えている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１】
信号を無相関化するためのシステムにおいて、
第１信号を処理するための、第１遅延長さを有する第１全域通過濾波器と、
前記第１全域通過濾波器に結合されていて、前記第１全域通過濾波器による処理後の前記第１信号を処理するための、第２遅延長さを有する第２全域通過濾波器と、
第２信号を処理するための、第３遅延長さを有する第３全域通過濾波器と、
前記第３全域通過濾波器に結合されていて、前記第３全域通過濾波器による処理後の前記第２信号を処理するための、第４遅延長さを有する第４全域通過濾波器と、を備えており、
前記第１遅延長さ、前記第２遅延長さ、前記第３遅延長さ、及び前記第４遅延長さは、それぞれ、固有値を有し、前記第１遅延長さと前記第２遅延長さの和は、前記第３遅延長さと前記第４遅延長さの和に等しい、システム。
【請求項２】
前記第１全域通過濾波器、前記第２全域通過濾波器、前記第３全域通過濾波器、及び前記第４全域通過濾波器のそれぞれは、極零点濾波器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１全域通過濾波器は、
第１加算ユニットと、
前記第１加算ユニットの出力に結合されている第１利得ユニットと、
前記第１加算ユニットの出力に結合されている遅延と、
前記遅延及び前記第１利得ユニットに結合されている第２加算ユニットと、
前記遅延及び前記第１加算ユニットに結合されている第２利得ユニットと、を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１遅延長さと前記第３遅延長さは、第１素数対を備え、前記第２遅延長さと前記第４遅延長さは、第２素数対を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２全域通過濾波器に結合されていて、それぞれが固有の遅延長さを有している１つ又はそれ以上の追加の全域通過濾波器と、前記第４全域通過濾波器に結合されていて、それぞれが固有の遅延長さを有している１つ又はそれ以上の追加の全域通過濾波器と、を更に備えており、前記第１全域通過濾波器と、前記第２全域通過濾波器と、前記第２全域通過濾波器に結合されている前記１つ又はそれ以上の追加の全域通過濾波器の総遅延は、前記第３全域通過濾波器と、前記第４全域通過濾波器と、前記第４全域通過濾波器に結合されている前記１つ又はそれ以上の追加の濾波器の総遅延に等しい、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１全域通過濾波器、前記第２全域通過濾波器、前記第３全域通過濾波器、及び前記第４全域通過濾波器のそれぞれは、一次濾波器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１全域通過濾波器、前記第２全域通過濾波器、前記第３全域通過濾波器、及び前記第４全域通過濾波器のそれぞれは、デジタル濾波器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記全域通過濾波器のうちの１つの利得を前記全域通過濾波器のうちのもう１つの利得と９０度位相差で変調する位相シフト変調器を更に備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
複数の信号を処理するための方法において、
第１広帯域音声信号を第１全域通過濾波器連鎖で処理して、前記第１広帯域音声信号に、周波数の関数としての第１変異を有する位相シフトを生成する段階と、
第２広帯域音声信号を第２全域通過濾波器連鎖で処理して、前記第２広帯域音声信号に、周波数の関数としての前記第１変異とは異なる、周波数の関数としての第２変異を有する位相シフトを生成する段階と、から成り、
前記第１全域通過濾波器連鎖と前記第２全域通過濾波器連鎖によって生成される位相変異は、＋１８０度以下−１８０度以上の間で変化する、方法。
【請求項１０】
前記第１広帯域音声信号を前記第１全域通過濾波器連鎖で処理する段階は、
前記第１広帯域音声信号を、第１遅延長さを有する第１全域通過濾波器で処理する段階と、
前記第１広帯域音声信号を、第２遅延長さを有する第２全域通過濾波器で処理する段階と、を備えており、前記第１遅延長さは前記第２遅延長さと異なっている、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２広帯域音声信号を前記第２全域通過濾波器連鎖で処理する段階は、
前記第２広帯域音声信号を、第３遅延長さを有する第３全域通過濾波器で処理する段階と、
前記第２広帯域音声信号を、第４遅延長さを有する第４全域通過濾波器で処理する段階と、を備えており、前記第３遅延長さは、前記第１遅延長さ、前記第２遅延長さ、及び前記第４遅延長さと異なっており、前記第１遅延長さと前記第２遅延長さの和は、前記第３遅延長さと前記第４遅延長さの和に等しい、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１遅延長さと前記第３遅延長さは、第１素数対を形成し、前記第３遅延長さと前記第４遅延長さは、第２素数対を形成している、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１広帯域音声信号を前記第１全域通過濾波器連鎖で処理する段階は、前記第１広帯域音声信号を、第１遅延長さを有する第１全域通過濾波器及び第２遅延長さを有する第２全域通過濾波器で処理する段階を含んでいる、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１全域通過濾波器と前記第２全域通過濾波器は、一次全域通過濾波器である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１広帯域音声信号を前記第１全域通過濾波器連鎖で処理する段階は、前記第１広帯域音声信号を、第１遅延長さを有する第１シュレーダー区間及び第２遅延長さを有する第２シュレーダー区間で処理する段階を含んでいる、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記全域通過濾波器のうちの１つの利得を前記全域通過濾波器のうちのもう１つの利得と９０度位相差で変調する段階を更に含んでいる、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
信号を無相関化するためのシステムにおいて、
第１信号を処理して、周波数の関数としての第１位相シフトを生成するための手段と、
第１信号を処理して、周波数の関数としての第２位相シフトを生成するための手段と、
第２信号を処理して、周波数の関数としての第３位相シフトを生成するための手段と、
第２信号を処理して、周波数の関数としての第４位相シフトを生成するための手段と、とを備えており、
周波数の関数としての前記第１位相シフト、周波数の関数としての前記第２位相シフト、周波数の関数としての前記第３位相シフト、及び周波数の関数としての前記第４位相シフトは、それぞれ、固有である、システム。
【請求項１８】
前記第１信号を処理して周波数の関数としての前記第１位相シフトを生成するための前記手段は、一次全域通過濾波器を備えている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１信号を処理して周波数の関数としての前記第２位相シフトを生成するための前記手段は、二次全域通過濾波器を備えている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
第１全域通過濾波器の利得を第２全域通過濾波器の利得と９０度位相差で変調する位相シフト変調器を更に備えている、請求項１７に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１１−５３０９５５（Ｐ２０１１−５３０９５５Ａ）
【公表日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２２９６９（Ｐ２０１１−５２２９６９）
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００４４７８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０１９１９２
【国際公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（５０３２０６６８４）ディーティーエス・インコーポレイテッド (11)
【氏名又は名称原語表記】ＤＴＳ，Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００４４７８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０１９１９２
【国際公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（５０３２０６６８４）ディーティーエス・インコーポレイテッド (11)
【氏名又は名称原語表記】ＤＴＳ，Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
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